基于有限元法的風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性研究及優(yōu)化設計.pdf

1、增速傳動齒輪箱是風力發(fā)電機中最重要的組成部件之一，其工作性能對整個系統(tǒng)有著至關重要的影響。隨著風力發(fā)電機單機功率的不斷提高，以及齒輪箱所處的高空支架和變載荷工況等惡劣的運行環(huán)境，對齒輪傳動系統(tǒng)的設計、制造、安裝等提出了特殊要求，其動力學行為的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外關注的熱點課題。由于我國國產(chǎn)風力發(fā)電機齒輪箱的振動噪聲普遍比國外產(chǎn)品嚴重，因此齒輪傳動的振動和噪聲研究便成為風力發(fā)電設備國產(chǎn)化中亟待解決的重要課題之一。
　　論文課題受國家自

2、然科學基金項目和國家支撐計劃項目資助，以1.5MW風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象，在全面考慮風力發(fā)電機齒輪箱系統(tǒng)在運行過程中的內(nèi)部激勵和由風速變化引起的外部激勵的情況下，通過有限元方法對風力發(fā)電機增速箱系統(tǒng)進行了動態(tài)特性研究，對風力發(fā)電機增速箱的設計和振動噪聲的控制具有重要的理論價值和指導意義。
　　具體的研究工作如下：
　　①用有限元法建立了包含齒輪副、傳動軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的動力學模型，該模型較好地反映了齒輪傳動系

3、統(tǒng)各部分的動態(tài)耦合效應。
　　②全面研究了齒輪系統(tǒng)振動和噪聲的產(chǎn)生機理，用有限元分析方法和誤差近似等效方法模擬了齒輪嚙合時的內(nèi)部激勵，并給出了由風速變化引起的外部激勵，為齒輪系統(tǒng)振動響應分析作好了準備。
　?、塾肐-DEAS軟件對風力發(fā)電機齒輪箱系統(tǒng)進行了有限元模態(tài)分析，得到了系統(tǒng)的前10階固有特性。分析結果表明在使用過程中不會發(fā)生共振現(xiàn)象。
　?、苋婵紤]風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的內(nèi)部激勵和外部激勵，利用振型疊加法對齒

4、輪箱系統(tǒng)進行了振動響應有限元數(shù)值模擬，得出在動態(tài)激勵下齒輪箱的振動時域響應，結果具有良好規(guī)律性，增速箱的振動烈度為0.6026，表明齒輪箱振動情況良好，符合風力發(fā)電機的使用要求。
　?、菰谇蟮孟到y(tǒng)振動響應的基礎上，應用結構噪聲分析方法，預估系統(tǒng)在計算點的結構噪聲。計算結果證明，結構噪聲的峰值發(fā)生在齒輪傳動系統(tǒng)的嚙合頻率的倍頻處。
　　⑥以振動加速度最小為目標，以動應力和位移為約束條件對齒輪傳動系統(tǒng)進行了動力響應優(yōu)化設計，分析